聚丙烯腈纤维介绍
聚丙烯腈纤维分子式
探秘聚丙烯腈纤维的神奇世界
聚丙烯腈纤维（PPAN）是一种合成纤维，其特点是强度高、耐磨损、抗紫外线辐射、不易变形、耐高温、不易老化等。
这种纤维的分
子式是(C3H3N)n，由于它是由丙烯腈单体经过聚合反应制得，所以又
称为丙烯腈纤维。
它主要应用于特种纺织品、产业过滤、环保材料等
领域。
作为一种功能性纤维，PPAN的应用领域非常广泛。
在特种纺织品
方面，PPAN纤维通常被用于防弹面料、防切割手套、防火罩、防静电
服装和军用防护服等。
在产业过滤领域，PPAN的无机纤维后处理能力
很强，可以用于各种过滤器、净化器和分离器中。
在环保材料领域，PPAN的烟气净化性能得到了广泛应用，被广泛用于工业烟气处理中。
PPAN的优越性能除了来自于其分子式，更是取决于它的纤维结构。
PPAN纤维具有“颗粒聚合-拉伸-固化”三个主要阶段的特殊制备工艺，因此能形成更为紧密、均匀、不规则的纤维结构，以达到更高的强度、延伸和热稳定性。
总之，PPAN纤维在现代工业生产中具有不可替代的地位。
我们相信，随着技术的不断发展，这种神奇纤维将在更多的领域发挥更大的
作用。
聚丙烯腈分子量
聚丙烯腈分子量【实用版】目录1.聚丙烯腈的概述2.聚丙烯腈分子量的定义和测量方法3.聚丙烯腈分子量对材料性能的影响4.聚丙烯腈分子量的控制和应用正文聚丙烯腈是一种合成纤维，具有高强度、高模量、低密度等优良性能，广泛应用于纺织、化工、建筑等领域。
了解聚丙烯腈分子量对于掌握其性能和应用至关重要。
一、聚丙烯腈的概述聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，简称 PAN）是一种线性聚合物，分子主链由丙烯腈单体组成。
丙烯腈单体含有一个氰基（-CN），通过聚合反应形成聚丙烯腈分子链。
聚丙烯腈具有良好的耐热性、耐腐蚀性和阻燃性等性能，是一种重要的合成纤维原料。
二、聚丙烯腈分子量的定义和测量方法聚丙烯腈分子量是指聚合物分子中丙烯腈单体数量的总和。
分子量的大小直接影响聚丙烯腈的性能，如强度、模量、溶解性等。
测量聚丙烯腈分子量的方法主要有以下几种：1.端基法：通过测量聚丙烯腈分子链端基团的数量来确定分子量。
2.渗透法：通过测定聚丙烯腈溶液对某种溶质的渗透压来推算分子量。
3.粘度法：根据聚丙烯腈溶液的粘度来计算分子量。
4.质谱法：通过质谱仪对聚丙烯腈分子进行测量，可得到准确的分子量。
三、聚丙烯腈分子量对材料性能的影响聚丙烯腈分子量的大小对材料性能有重要影响。
分子量越大，聚丙烯腈的强度、模量和耐热性等性能越好，但溶解性和加工性会相应降低。
反之，分子量越小，聚丙烯腈的溶解性和加工性提高，但强度、模量等性能会降低。
因此，在实际应用中需要根据具体需求选择适当分子量的聚丙烯腈。
四、聚丙烯腈分子量的控制和应用在聚丙烯腈生产过程中，需要对分子量进行精确控制。
一般采用调节聚合反应条件，如反应物浓度、反应温度和反应时间等，以获得所需分子量的聚丙烯腈。
聚丙烯腈分子量的控制对其在纺织、化工、建筑等领域的应用具有重要意义。
例如，在生产合成纤维时，需要根据纤维的性能要求选择适当分子量的聚丙烯腈。
在建筑领域，聚丙烯腈可用于制作防水材料，分子量的大小会影响材料的防水性能。
建筑用工程纤维之聚丙烯腈纤维说明
建筑用工程纤维之聚丙烯腈纤维介绍博特(BOT)系列产品1.什么是聚丙烯腈纤维?聚丙烯腈纤维是一种专门用于沥青混凝土或水泥混凝土中起到增强防裂作用的新型加筋纤维，它又称腈纶纤维，是由100%聚丙烯腈树脂经特殊工艺加工而成的合成纤维。
作为混凝土的次要加筋材料，聚丙烯腈纤维可明显地提高混凝土的韧性及抗冲击性能，并有效地阻止裂缝的产生和发展，提高混凝土的抗渗性、抗冻性等耐久性能，另外，作为加强沥青混凝土的专用纤维产品，它不仅可以大大改善沥青路面的粘结性、高温稳定性、疲劳耐久性，并且具有低温防裂和防止反射裂缝的性能，有效提高抗拉、抗剪、抗压及抗冲击强度。
它在混凝土中的巨大作用和使用前景已经越来越被工程界所认识和接受。
2.聚丙烯腈纤维常见类型聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯网状纤维、聚酯纤维、纤维素纤维、建筑用木质纤维、路用木质纤维、颗粒状木质纤维、高性能塑钢纤维、钢纤维、抗车辙剂、矿物质纤维、微硅粉等3.聚丙烯腈纤维作为混凝土的次要加筋材料，聚丙烯腈纤维可明显地提高混凝土的韧性及抗冲压性能，并有效地阻止裂缝的产生和发展，提高混凝土的抗渗性、抗冻性等耐久性能。
另外作为加强沥青混凝土的产业用纤维产品，它不仅可以大大改善沥青路面的粘结性、高温稳定性，疲劳耐久性，并且具有低温防裂和防止反射裂缝的性能。
有效提高抗拉、抗剪、抗压及抗冲击强度。
它在混凝土中的巨大作用和使用前景已经越来越被工程界所认识和接受。
4.聚丙烯腈纤维的物理参数：化学成分：聚丙烯腈类型：集束状单丝颜色：淡黄色自然色比重：1.18g/m³长度：6-19mm(可调)直径：12±3um熔点：220℃燃点：580℃拉伸强度：≥450MPa弹性模量：≥7.0GPa断裂伸长率：15-26%耐酸碱性：强自分散性：好安全性：安全无毒5.产品用途：新建沥青路面、桥面、旧水泥路面罩面、旧沥青路面罩面、局部损坏路面修补。
添加量：用于高等级公路路面，1.5-2.5kg/吨沥青混合料，适用于昼夜交通量3000-80000用于桥面磨耗层，2.0-3.5kg/吨沥青混合料。
聚丙烯腈纶纤维是什么成分
聚丙烯腈纶纤维是什么成分
聚丙烯腈纶纤维是一种合成纤维材料，通常简称为PAN纤维。
它的主要成分
是聚丙烯腈。
聚丙烯腈是一种聚合物，是由丙烯腈单体经过聚合反应制得的高分子化合物。
聚丙烯腈的化学结构
聚丙烯腈的化学结构如下所示：
[-CH2-CH(CN)-]n
其中，n代表重复单元的个数，它们通过共价键连接在一起形成了聚合物链。
聚丙烯腈具有线性结构，聚合反应中每个丙烯腈单体的腈基（-CN）与相邻单体的
丙烯基（-CH2-CH-）发生共价键连接，形成了聚丙烯腈的链状结构。
物理性质
聚丙烯腈纤维具有优良的物理性质，如高强度、高耐磨性、柔软光滑等，适用
于纺织品、工程材料等领域。
由于聚丙烯腈分子中含有大量的氰基（-CN），在纤
维结构中具有较强的极性，使聚丙烯腈纤维易于与染料或其他物质相互作用，具有良好的着色性。
制备方法
聚丙烯腈纤维的制备方法主要包括丙烯腈的聚合反应、拉丝和纺纱成纤等工艺。
首先，将丙烯腈单体在适当的催化剂作用下进行聚合反应，生成聚丙烯腈高分子化合物。
然后，通过将聚丙烯腈熔融或溶解后进行拉丝，形成纤维。
最后，对纤维进行纺纱成薄、细的纱线，用于织造或其他用途。
聚丙烯腈纤维因其化学稳定性、耐热性、抗腐蚀性等优良性质，被广泛应用于
纺织、医疗、电子、建筑等领域。
其成分简单明确，在工业生产和应用中具有重要的地位和价值。
聚丙烯腈系纤维
聚丙烯腈系纤维性质和用途：聚丙烯腈纤维的密度一般为 1.16～1.18克/厘米3，标准回潮率为1.0～2.5％。
纤维的特点是蓬松性好，保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。
普通聚丙烯腈短纤维的断裂强度为2.4～3.7克／旦，断裂伸长为26～44％。
主要用作毛线、针织物（纯纺或与羊毛混纺）和机织物，特别适用于作室内装饰布，如窗帘。
丙烯腈系纤维的新品种有具有永久立体卷曲的复合纤维和具有多孔结构的高吸水性纤维，联邦德国商品名叫杜诺瓦，日本称阿奎纶,穿着舒适,适于做运动衣；还有抗燃、阻燃纤维、高收缩纤维等。
聚丙烯腈中空纤维可用作人工肾脏透析器的材料。
聚丙烯腈纤维是生产碳纤维的主要原料，它的共聚组分与一般聚丙烯腈纤维不同,多为二元共聚，且第二组分含量小,经预氧化、炭化、石墨化处理可分别制成耐1000℃的碳纤维和耐3000℃的石墨纤维。
制备：聚丙烯腈的原料可从石油、天然气、煤和电石中制取。
由丙烯、液氨以及氧气在400～500℃下发生气、固相催化反应的方法称丙烯氨氧化法。
丙烯腈的聚合大多采用溶液法，根据所用溶剂的不同分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。
均相溶液聚合所用的溶剂既能溶解单体，又能溶解反应所生成的聚合体，反应完毕后，聚合液可直接用于纺丝，故又称腈纶生产一步法。
如以浓硫氰酸钠水溶液、浓氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺 (DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂聚合，则可采用均相溶液聚合。
非均相聚合所用的介质只能溶解或部分溶解单体,而不能溶解聚合体,在聚合过程中聚合体不断地呈絮状沉淀析出，经分离再溶解于溶剂中制成纺丝溶液，称为腈纶生产二步法。
因非均相聚合介质在大多数情况下都使用水，又称为水相聚合法。
聚合时根据溶剂不同选用不同的引发剂，例如使用硫氰酸钠和二甲基亚砜溶剂时常用偶氮二异丁腈作为引发剂；在水相聚合时则用氧化还原引发体系。
为防止聚合体产生颜色，在聚合过程中加入少量的还原剂或其他添加剂，如二氧化碳脲、氯化亚锡等，以提高纤维的白度。
聚丙烯腈纤维(共62张PPT)
湿法纺丝及后处理工艺流程图
先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。 如初生纤维不经预热处理直接蒸汽或沸水拉伸，纤维物理机械性能较差；
在高倍拉伸前，应对冻胶体的初生纤维进行预热浴处理以降低其溶胀度，加强纤维结构单 元之间的作用力，为进一步的高倍拉伸创造条件。
拉伸
喷丝头拉伸率 －58%～－65％。 刚凝固的纤维是高度
溶胀的冻胶体，一般采取喷丝头负拉伸。
喷丝头拉伸率
VLV010% 0 a V0
V0，VL分别为纺丝原液挤出速度和初生纤
维在第一导辊上的卷取速度 。
熔体纺丝喷丝头拉伸率 PET〔POY〕130～
140； PP：60。
先预拉伸，后高倍拉伸。预拉伸2倍左右，总拉伸8～ 11倍。
反响热容易控制，聚合产物的相对分子质量分布 较窄。
工艺流程
AN MA
NaOH 无离子水
水溶液→聚合→终止反响→真空过滤→烘干和粉碎→聚合物粉末
HNO3
引发剂 水相沉淀聚合采用的是水溶性氧化－复原引
发剂。 在碱性条件下十分稳定，不会引
发聚合反响，其水溶液的PH值在8～9之间，不会 发生分解。只有在pH<4.5时才能分解为自由基， 引发聚合反响最正确pH值是1.9～2.2。聚合时一般 参加HNO3或H2SO4使体系成为强酸性。
⑵纺丝成形
湿法纺丝成形机理 凝固介质：PAN可以采用不同溶剂制备纺
丝原液。湿法纺丝时，一般都用溶剂的水溶液 作为凝固浴。
双扩散
纺丝液由喷丝头喷出进入凝固浴后，原液细
流的外表首先与凝固浴接触，很快凝固成一层膜，凝固
浴中的凝固剂〔水〕不断通过这一皮层扩散到细流内部
浅谈聚丙烯腈(纤维)
在干燥过程中，纤维大分子的运动能力增强， 大分子间相互堆砌的规整程度得到提高，纤维 中有序区的比例扩大，有利于改善纤维的物理 机械性能。
聚丙烯腈纤维-后加工
1.干燥致密化以后的纤维性能变化
腈纶大分子中含有氰基，能吸收日光中的 紫外线而保护分子主链，因而腈纶的耐光 性是最好的。
聚丙烯腈纤维性质
4.物理性能
聚丙烯腈为白色粉末状物质，密度为 1.14~1.15g/cm2
在220~230℃软化的同时发生分解， 聚丙烯腈中－CN的存在，使它具有优良的耐光性。 成纤聚丙烯腈的分子量通常在10000以上，而且
组成：湿法纺丝中一般采用制备纺丝原液时 所用溶剂的水溶液作为凝固浴。浓度高低取 决于凝固速度。
聚丙烯腈纤维-纺丝成型
凝固浴温度：高低取决于成型速度。 循环量：大，有利于保持浴液温度恒定，但不
利于加工控制。
(3)凝固浴浸长：大，纺丝速度低，丝条在 凝固浴中的停留时间就长，凝固就较充分， 有助于改善纤维的质量。
聚丙烯腈纤维-纺丝成型
1．一步法制备纺丝原液
脱单体：聚合釜送出的料液进入真空脱单体塔。 对于高转化率(>95％)的聚合溶液则不需脱除
单体。 原液混合：经脱单体后，原液在混合器内充分
混合。 由于聚合反应是连续进行的，需控制原野质
量的波动。 做原液“仓库”用。 原液脱泡和过滤
聚丙烯腈纤维-纺丝成型
聚丙烯腈纤维原料制备
引发剂：偶氮类、过氧化物类、氧化还原 体系
溶剂 ：常用的溶剂有硫氰酸钠水溶液，氯 化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜、二甲基 甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)等。
聚丙烯腈纤维的性能及特点
本文摘自再生资源回收-变宝网（）聚丙烯腈纤维的性能及特点聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%（质量百分比）的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。
常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。
一、聚丙烯腈纤维的性能聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15%，有合成羊毛之称。
强度22.1～48.5cN/tex，比羊毛高1～2.5倍。
耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20%，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。
能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。
纤维软化温度190～230℃。
二、聚丙烯腈纤维的作用腈纶纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点，根据不同用途的要求可纯纺或与天然纤维混纺，其纺织品被广泛地用于服装、装饰、产业等领域。
聚丙烯腈纤维可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。
聚丙烯腈纤维加工的膨体可以纯纺，或与粘胶纤维混纺。
三、聚丙烯腈纤维的特点对比粘胶纤维(吸湿易染)是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构（从横截面切片可明显看出）。
粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。
比重大，织物重，耐碱不耐酸。
用途广泛而且环保，几乎所有类型的纺织品都会用到它，如长丝作衬里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等；短纤维作仿棉、仿毛、混纺。
涤纶(挺括不皱)特点：强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%，吸湿性很差，染色困难，织物易洗快干，保形性好。
具有“洗可穿”的特点。
长丝：常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、毛、麻等均可混纺，工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。
浅谈聚丙烯腈(纤维)
聚丙烯腈纤维原料制备
引发剂：偶氮类、过氧化物类、氧化还原 体系 溶剂 ：常用的溶剂有硫氰酸钠水溶液，氯 化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜、二甲基 甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)等。 分子量调节剂-异丙醇。
聚丙烯腈纤维原料制备
丙烯腈的聚合
均相溶液聚合： 所用溶剂既能溶解单体又
可溶解聚合产物。反应结束后，聚合物溶 液可直接用于纺丝，该法为一步法
腈纶大分子中含有氰基，能吸收日光中的 紫外线而保护分子主链，因而腈纶的耐光 性是最好的。
聚丙烯腈纤维性质
4.物理性能
聚丙烯腈为白色粉末状物质，密度为 1.14~1.15g/cm2 在220~230℃软化的同时发生分解， 聚丙烯腈中－CN的存在，使它具有优良的耐光性。 成纤聚丙烯腈的分子量通常在10000以上，而且 要求分子量分散性较小。
聚丙烯腈纤维-后加工
初生纤维由于其内部含有溶剂，并且凝固 还不够充分，纤维没有实用价值，因此必 须经过一系列的后加工。 后加工主要包括拉伸、水洗、干燥、卷曲、 热定型、上油和打包等。 从工艺上又可分为先水洗后拉伸和先拉伸 后水洗两种类型。
聚丙烯腈纤维-后加工
主要介绍干燥致密化
干燥致密化及热定型的作用是消除纤维的内应 力和结构缺陷，改进纤维的物理机械性能和纺 织加工性能。 在干燥时，纤维中微孔基本消除，致密化程度 提高，强度、伸度、钩强等都有所提高，光泽 增加，具有良好的使用性能。 在干燥过程中，纤维大分子的运动能力增强， 大分子间相互堆砌的规整程度得到提高，纤维 中有序区的比例扩大，有利于改善纤维的物理 机械性能。
聚丙烯腈纤维性质
2.热性质
聚丙烯腈有较高的热稳定性，通常在 170~180℃下不会产生色泽的变化 当聚丙烯腈中混有杂质时会降低它的热稳定性 或在空气中长时间受热会使颜色变黄甚至变黑。 当把聚丙烯腈加热到250~300℃时，会发生热 裂解，分解出氰化氢及氨。
聚丙烯腈纤维
• 聚丙烯腈纤维是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量 占85%以上的线性聚合物所纺织的纤维。 • 腈纶是聚丙烯腈在我国的商品名，国外则称 为“奥纶”、“开司米纶”。
第一节 聚丙烯腈纤维的原料
• 一 丙烯腈的合成及性质 • 丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中主要的生产方法。 • Sochio法：丙烯在氨、空气与水的存在下，以钼 酸铋与锑酸双铀为催化剂，在沸腾床上于450℃、 150kPa下反应。 • 丙烯腈性质：常温常压下，具有特殊杏仁气味、 无色易流动液体，沸点77.5~77.9 ℃；溶解性 （在水中的溶解度，0 ℃为7%，40 ℃为8%；能 与大部分有机溶剂互相溶解）
• 聚丙烯腈纤维大多是以丙烯腈为主的三元共 聚物制得，其中丙烯腈占88~95%,第二单体 用量为4~10%，第三单体为0.3~2.0%。 • 第二单体：降低结晶性，增加柔软性，提高机械强度、
弹性和手感，提高染料扩散性。如：丙烯酸甲酯，甲基丙 烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。
• 第三单体：引入一定数量的亲染料基团，增加纤维对染
第四节 聚丙烯腈纤维的干法纺丝及其它纺丝方法
一、干法纺丝的工艺流程
• 短纤流程：纺丝原液经计量泵→原液加热器（ 130~ 140℃）
→喷丝板→纺丝甬道（ 400 ℃ N2 与原液细流并流下行）→冷 水喷淋降温→导辊集束→皮带夹送器→摆丝装置→盛丝桶。
• 长丝流程：纺丝原液经计量泵→原液加热器→喷丝板→纺
（二）水相沉淀聚合
聚合工艺条件 • • • • • • • 单体：同上 引发剂：硫酸亚铁铵-过硫酸钾 活化剂：亚硫酸氢钠 溶剂：水 聚合温度：30~50℃ 反应时间：1~2hr 转化率：70~80%
三 聚丙烯腈的结构和性质
• 白色粉末状，表观密度为200~250g/L，密度 1.14~1.15g/cm3。220~230 ℃时软化并分解。 • 聚丙烯腈低序区的Tg为80~100 ℃，非晶相 中序区的Tg为140~150 ℃。三元共聚聚丙烯 腈的Tg为75~100 ℃。由于水的增塑作用次 级溶胀PAN的Tg进一步下降到65~ 80 ℃；初 级溶胀PAN的Tg则在40~ 60 ℃范围内。 • 热性质：成纤用用PAN的颜色在加热到 170~180 ℃时无变化。 250~300 ℃就发生热 分解。
第六章 聚丙烯腈纤维(Polyacrylonitrile fiber, PAN)(72)
第五章 聚丙烯晴纤维
第六章 聚丙烯腈纤维
(Polyacrylonitrile fiber, PAN)
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
第一节 概述
最早的聚丙烯腈（PAN）纤维由纯PAN制得，因染色 困难且弹性较差，仅作为工业用纤维。 聚丙烯腈（PAN）纤维通常指含丙烯腈在85％以上 的丙稀腈共聚物或均聚纤维，国内简称腈纶。丙烯腈 含量占35%—85%的共聚物制成的纤维称为改性聚丙烯 腈纤维。 1950年美国杜邦公司首先实现了工业化生产，商 品名为ORLON，目前产量居合成纤维第三位。
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
腈纶纤维有许多优点，蓬松性、保暖性好、手感柔软、 近似羊毛，而且具有优良的耐光性和耐辐射性。但其 强度不高，耐磨性和抗起球性较差。
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
第二节 聚丙烯腈的制备及性质
主要原料及用途
聚丙烯腈的制备
丙烯腈的聚合
聚丙烯腈的性质
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
冷凝液，经冷凝器把未反应的单体冷凝下来，带回试 剂混合槽。第一次可以除去未反应单体的90～95％， 残存单体仍高于工艺要求需进行第二次再脱，单体含 量<0.3%。
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
硫氰酸钠一步法丙烯腈聚合流程图
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
兰州化纤厂混合液中原料的组成：
化纤工艺学
第五章 聚丙烯晴纤维
非均相溶液聚合（二步法）：可用介质只能溶解或部 分溶解单体，而不能溶解反应生成的聚合物，纺丝前需要 用溶剂重新溶解聚合物制成纺丝溶液。因非均相的聚合介 质通常采用水，所以又称为水相沉淀聚合。
聚丙烯腈纤维(晴仑)
聚丙烯腈纤维（晴仑）腈纶腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名，国外则称为“奥纶”、“开司米纶”。
通常是指用85%以上的丙烯腈与第二和第三单体的共聚物，经湿法纺丝或干法纺丝制得的合成纤维。
丙烯腈含量在35%～85%之间的共聚物纺丝制得的纤维称为改性聚丙烯腈纤维。
腈纶针织纱腈纶筒纱编辑本段聚丙烯腈纤维简介即平时所说的“腈纶(jīnglún)”，也叫“人造羊毛”读音:jù bǐng xī jīng xiān wéi英文名:polyacrylonitrile fiber腈纶的主要生产工艺：聚合→ 纺丝→ 预热→ 蒸汽牵伸→ 水洗→ 烘干→热定形→ 卷曲→ 切断→ 打包。
聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15%，有合成羊毛之称。
强度 22.1～48.5cN/dtex，比羊毛高1～2.5倍。
耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20％，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。
能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。
纤维软化温度190～230℃。
腈纶纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点，根据不同的用途的要求可纯纺或与天然纤维混纺，其纺织品被广泛地用于服装、装饰、产业等领域。
聚丙烯腈纤维可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。
聚丙烯腈纤维加工的膨体毛条可以纯纺，或与粘胶纤维、羊毛混纺，得到各种规格的中粗绒线和细绒线“开司米”聚丙烯睛纤维主要生产工艺。
编辑本段腈纶与其他六大纤维的区别一、粘胶(吸湿易染)：是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构（从横截面切片可明显看出）。
粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。
PAN 聚丙烯腈纤维
聚丙烯腈纤维-结构与性能
（3）物理性能 聚丙烯腈为白色粉末状物质，密度为 聚丙烯腈为白色粉末状物质，
1.14~1.15g/cm2 在220~230℃软化的同时发生分解， 软化的同时发生分解， 聚丙烯腈中－CN的存在，使它具有优良 聚丙烯腈中－ 的存在，
的耐光性。 的耐光性。 成纤聚丙烯腈的分子量通常在10000以上， 以上， 而且要求分子量分散性较小。
世界腈纶的生产已走出了低谷并步入一 个稳定发展阶段 产量将会继续缓慢增长。预计到2005年 产量将会继续缓慢增长。 产量将达3000kt，2010年为3260kt，2015 年为3600kt，至2050年，世界腈纶产量将 达6000kt。
聚丙烯腈纤维-概述
（2）发展重心向发展中国家和地区转移 • 世界腈纶生产中心由发达国家向发展中 国家和地区转移 • 预计中国、印度、土耳其、伊朗等国家 预计中国、印度、土耳其、 近期将有一定发展 • 西欧和美国仍将呈现负增长 • 日本、韩国、中国台湾将维持现有产能 日本、韩国、 水平。 水平。
（3）差别化品种比例增加，应用领域拓展 差别化品种比例增加，
新品种增加，其中高收缩、细旦、有色腈纶和 新品种增加，其中高收缩、细旦、 用于建筑业的高强度腈纶等已被市场普遍接受。 用于建筑业的高强度腈纶等已被市场普遍接受。 阻燃与异形截面纤维在人造毛皮、毛毯中应用 阻燃与异形截面纤维在人造毛皮、 前景诱人。 前景诱人。 凝胶着色腈纶增大，凝胶着色生产有色纤维的 凝胶着色腈纶增大， 技术可以减少对环境的污染，尤其是对水资源 技术可以减少对环境的污染， 贫泛地区的纺织染整工业有实际意义，世界总 贫泛地区的纺织染整工业有实际意义， 有色纤维比例约占10％。
不同纺丝方法纺制的腈纶的力学性能
指标 干态强度（cN/dtex） 干态强度（ 干态延伸度（％） 干态延伸度（％） 湿/干态强度比（％） 干态强度比（％） 湿/干态延伸度比（％） 干态延伸度比（％） 模量(MPa) 伸长3％时弹性（％） 时弹性（％） 钩强（cN/dtex） 钩强（ 钩伸（％） 钩伸（％） 卷曲数(个/25mm) 卷曲度（％） 卷曲度（％） 卷曲弹性（％） 卷曲弹性（％） 干纺短纤
聚丙烯腈纤维介绍
三、聚丙烯腈的结构和性质
4 聚丙烯腈的热性质：较高的热稳定性，在加热条件 下，既不软化亦不熔融，250～300℃，就发生热裂 解，主要是分解出氰化氢及氨。此时在获得的液体 馏分中含有各种腈类、胺及不饱和化合物。
曾试验过在100℃下长时间加热聚丙烯腈溶液，发 现会产生分子链的成环作用。
聚丙烯腈在空气或氧存在下长时间受热时，会使 聚合物颜色变暗，先是转为黄色，最后变褐。与此 同时，聚合物就失去其溶解性能。
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三、聚丙烯腈的结构和性质
事实上， PAN纤维 中的大分子并不完全如 图所示那样是有规则的 螺旋状分子，而是具有 不规则曲折和扭转的分 子，是由于氰基的存在。 氰基中的碳原子带正电 荷，氮原子带负电荷， 所以把氰基称为偶极子。
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三、聚丙烯腈的结构和性质
在同一大分子上氰基间 因极性方向相同而互相排 斥，而相邻大分子间的氰 基则因极性方向相反而互 相吸引(偶极子力)，由于这 种很大的斥力和引力的相 互作用，使大分子活动受 到极大的阻碍，而在它局 部发生歪扭和曲折。
由于共聚组分的加入两个Tg逐渐相互靠近，以至完全
相同，三元共聚的PAN的Tg约为75～100℃。由于水的
增塑作用，次级溶胀PAN的Tg进一步下降到65～80℃；
而初级溶胀PABiblioteka 的Tg则在40～60℃范围内。.
三、聚丙烯腈的结构和性质
3 聚丙烯腈的化学性质：由于含有氰基，在碱或酸对 聚丙烯腈作用时，氰基会转变成酰胺基。温度越高， 反应越剧烈。生成的酰胺又能进一步被水解（反应式 见P126）。 在碱性水解时释出的NH3又能与末水解的聚丙烯腈中 的氰基发生反应，使聚丙烯腈变黄。 聚丙烯腈可溶解于浓硫酸中。聚丙烯腈中在很宽的温 度范围内，对各种醇类、有机酸（甲酸除外），碳氢 化合物、油、酮、酯及其他物质的作用都较稳定。
聚丙烯腈纤维概述
聚丙烯腈纤维概述聚丙烯腈纤维（Polyacrylonitrile Fiber，Acrylic Fiber，Polyacrylic Fiber），商品名为腈纶或奥纶。
通常由85%以上的丙烯腈和其他单体的共聚物组成，常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。
共聚物中丙烯腈的含量在35%～85%，称为改性腈纶。
由于在外观、手感、弹性、保暖性等方面类似羊毛，所以有“合成羊毛”之称。
1931年，德国化学家Rein探索溶解丙烯腈的合适溶剂。
1934年，他发现了在某些无机盐（氯化锌、硫氰化钠、硫氰化钙）的浓溶液和氰胺盐中溶解聚丙烯腈的可能性。
然而从经济学观点来看这些溶剂并不能被人们所接受。
1941年，Rein与美国人Houtz各自独立地几乎同时发明了除α-吡咯烷酮和环丁砜以外最经济适用的溶剂：二甲基甲酰胺（DMF）。
1939年，德国法本公司首次进行了聚丙烯腈长丝纱的生产实验，并将这种纤维命名为“PAN”纤维。
在美国，Latham 描述了一种从聚丙烯腈纺丝溶液中制备纤维的工艺，按此工艺在杜邦公司进行了聚丙烯腈长丝纱的生产实验，纤维命名为ANP或纤维A。
第二次世界大战的爆发耽搁了聚丙烯腈纤维的研究。
1950年，DuPont公司在美国市场推出了名为Orlon 的聚丙烯腈纤维，该纤维是按干法纺丝工艺生产的。
1952年，首批工业生产的聚丙烯腈纤维进入德国市场，商品名为PAN和Redon。
另外，改性聚丙烯腈纤维的生产于1949年在美国Union Carbide公司开始。
在德国，聚丙烯腈的主要产地是多尔马根，在那里Bayer工厂生产出了Dralon，在此以前，德国法兰克福的Cassella-Werke Mainkur在1955年成功地通过了聚丙烯腈纤维的生产验收，而且从1956年开始，Wolcrylon（后改为Wolpryla）在沃尔芬投产，从1960年起，在Premnitz进行生产。
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二、丙烯腈的聚合
完成聚合后的浆液由釜顶出料，通往脱单体塔。 脱单体后的浆液被送入后续的脱泡工段。
均相溶液聚合的优点是省去分离聚合物的沉淀、 过滤和烘干等过程，但对原料的纯度要求较高，对 原液的质量控制和检测难度较大。
二、丙烯腈的聚合
(三)丙烯腈的水相沉淀聚合（图5－2）
丙烯腈等单体可溶于水，PAN则不溶于水而沉淀。
部发生歪扭和曲折。
三、聚丙烯腈的结构和性质
2 PAN的三种不同聚集状态
x射线图发现，这种不规则螺旋状大分子在整个 纤维中的堆砌，就有序区来说，它的序态还是有缺 陷的，还未达到结晶高聚物晶区的规整程度。这是 由于这种螺旋体的歪曲和曲折，并且没有一定螺距， 所以不能整齐堆砌成较完整的晶体，通常称为“准 晶”。但就无序区来说，它的序态又高于一般高分 子物的无定形区的规整程度。因此，聚丙烯腈具有 三种不同的聚集状态，即非晶相的低序态，非晶相 中序态和准晶相高序态。
事实上， PAN纤维
中的大分子并不完全如
图所示那样是有规则的 螺旋状分子，而是具有 不规则曲折和扭转的分 子，是由于氰基的存在。 氰基中的碳原子带正电 荷，氮原子带负电荷，
所以把氰基称为偶极子。
三、聚丙烯腈的结构和性质
在同一大分子上氰基间
因极性方向相同而互相排
斥，而相邻大分子间的氰 基则因极性方向相反而互 相吸引(偶极子力)，由于这 种很大的斥力和引力的相 互作用，使大分子活动受 到极大的阻碍，而在它局
非均相溶液聚合—所用介质（水或溶剂）只能溶 解或部分溶解单体，而不能溶解所得到的聚合物， 在聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出，经 分离后需用合适的溶剂再溶解，方可制成纺丝原 液，此法称为腈纶生产的两步法。因非均相聚合 的介质通常采用水，所以又称为水相聚合法。 由此可见，溶液聚合主要有三大部分：单体、 引发剂和溶剂。
450℃ 2 催化剂
CH2=CH－CN + H2O
作为聚丙烯腈纤维原料的丙烯腈，少量杂质的 存在可明显影响聚合反应和成品质量，因此，除水 外的各类杂质(如醛、氢氰酸、不挥发组分及铁等) 的总含量不得超过0.005％。
二、丙烯腈的聚合
（一）聚合方法概述 1 聚合方法分类 丙烯腈的聚合属自由基型链式反应，实际生产 中大多采用溶液聚合。什么叫溶液聚合? 单体和引 发剂溶于适当的溶剂中的聚合称为溶液聚合。根据 所用溶剂的不同，可分为:均相溶液聚合和非均相溶 液聚合。
二、丙烯腈的聚合
2 引发剂
三类因不同溶剂路线和不同的聚合方法对引发 剂的选择但有所不同。
偶氮类： NaSCN 溶剂路线（均相溶液聚 合） 有机氧化物类： 氧化还原体系：水相聚 合法
二、丙烯腈的聚合
二、丙烯腈的聚合
第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团，以 增加纤维对染料的亲和力，可制得色谱齐全，颜色鲜 艳，染色牢度好的纤维，并使纤维不会因热处理等高 温过程而发黄。 第三单体为离子型，分两大类：一类是对阳离子染 料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺 酸钠、甲基丙烯磺酸钠等；另一类是对酸性染料有亲 和力，含有氨基，酰胺基，吡啶基等的单体。此外， 为使聚合产物具有合适的分子量，在丙烯腈聚合过程 中还需加入分子量调节剂（如异丙醇）、终止剂(如乙 二胺四乙酸四钠盐)和浅色剂(如二氧化硫脲)等。
三、聚丙烯腈的结构和性质
3 丙烯腈三元共聚物
目前聚丙烯腈纤维生产都采用丙烯腈三元共聚 物为原料，第二单体的引入破坏了大分子链的规整 性，使聚丙烯腈结构发生一定程度的无序化，降低 大分子间的敛集密度，改善手感，提高弹性，改善 染色性。第三单体又向大分子中引入了一定数量的 亲染料基团，使染色色谱齐全，颜色鲜艳。
聚丙烯腈纤维
本章重点： 掌握丙烯腈聚合、原液制备的原理及工艺、 湿法纺丝的特点、湿法纺丝纤维成形原理。
聚丙烯腈纤维（acrylic fibres）是指由聚丙烯腈或 丙烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维。 如果聚合物中内丙烯腈含量占35～85％、其他共 聚单体含量占15～65％，则这种共聚物制成的纤 维被称为改性聚丙烯腈纤维。我国聚丙烯腈纤维的 商品名为腈纶。目前其产量在合纤中仅次于聚酯纤 维、聚酰胺纤维和聚丙烯纤维，居第四位，占合纤 8％。 20世纪30年代初期，就已着手聚丙烯腈纤维的生 产试验，直至1 950年，聚丙烯腈纤维才正式投入 大生产。
三、聚丙烯腈的结构和性质
(二)聚丙烯腈的性质
1 物理性质：白色粉末状物质，加热至220~230℃时 软化,并同时发生分解。
耐光性非常优良，－CN中的三价键连接(一个σ键两个 π健)，此结构可吸收能量较多(紫外光)的光子，并转 化为热能，从而保护主键，使其不易发生降解。
性质及加工性取决于分子量及其分布。分子量及其多 分散性与所选引发剂的性质有关。分子量低于10000 时，往往就不可能形成纤维，分子量的多分散性越大， 或低分子组分含量越多，则制成的纤维性能越差。
三、聚丙烯腈的结构和性质
2 玻璃化温度：Tg是表征大分子链段热运动的转变点。 Tg必与链段所处的聚集状态有关。PAN有三种不同的聚 集状态，即非晶相低序态，非晶相中序态和准晶相高 序态。必然也有三个与之相对应的链段运动的转变温 度，这种转变温度对非晶相是Tg ，对晶相则是熔点。 因此PAN有两个Tg 。 PAN低序区的Tg为80～100℃，非 晶相中序区的Tg约在140～1 50℃之间。 由于共聚组分的加入两个Tg逐渐相互靠近，以至完全 相同，三元共聚的PAN的Tg约为75～100℃。由于水的 增塑作用，次级溶胀PAN的Tg进一步下降到65～80℃； 而初级溶胀PAN的Tg则在40～60℃范围内。
3 单体
纯聚丙烯腈纤维的产量较低，均作工业用途。聚丙 烯腈纤维大多数以丙烯腈为主的三元共聚物制得，其 中丙烯腈占88～95％；第二单体含量为4～10％；第 三单体为0.3～2.0％。 第二单体的作用是降低PAN的结晶性，增加纤维的 柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感，提高染 料向纤维内部的扩散速度，在一定程度上改善纤维的 染色性。常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。
最早的聚丙烯腈纤维由纯聚丙烯腈(PAN)制成，故染 色困难，且弹性较差，仅作为工业用纤维。后来开 发出丙烯腈与烯基化合物组成的二元或三元共聚物， 改善了聚合体的可纺性和纤维的染色性。其后又研 制成功丙烯氨氧化法制丙烯腈新方法，才使聚丙烯 腈纤维工业得以迅速发展。
聚丙烯腈纤维具有羊毛的特性（有合成羊毛之称）， 蓬松性和保暖性好，手感柔软、防霉，防蛀。并有非 常优越的耐光性和耐辐射性。 近年来，为了适应某些特殊用途的需要，通过化学 和物理改性方法，制成具有特殊性能或功能的改性聚 丙烯腈纤维，如具有永久性立体卷曲的复合纤维和具 有多孔结构的高吸水纤维；还有阻燃、抗静电、高收 缩、染色性和耐热性良好的纤维。中空聚丙烯腈纤维 可作为血液净化器的材料。聚丙烯腈纤维还可作为生 产碳纤维的原丝，可分别制成耐高温的预顶氧化纤维、 耐1000℃的碳纤维、以及耐3000℃的石墨纤维。
第一节 聚丙烯腈纤维原料
一、丙烯腈的合成及其性质
丙烯腈(CH2=CH－CN)，是合成聚丙烯腈的单体。 目前，丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中最主要的生产 方法。使丙烯在氨、空气与水的存在下，用钼酸铋 与锑酸双氧铀作催化剂，在沸腾床上于450℃、 150kPa下反应，反应式如下：
H2C=CHCH3 + NH3+ 3/2O
三、聚丙烯腈的结构和性质
3 聚丙烯腈的化学性质：由于含有氰基，在碱或酸对 聚丙烯腈作用时，氰基会转变成酰胺基。温度越高， 反应越剧烈。生成的酰胺又能进一步被水解（反应式 见P126）。
在碱性水解时释出的NH3又能与末水解的聚丙烯腈中 的氰基发生反应，使聚丙烯腈变黄。
聚丙烯腈可溶解于浓硫酸中。聚丙烯腈中在很宽的温 度范围内，对各种醇类、有机酸（甲酸除外），碳氢 化合物、油、酮、酯及其他物质的作用都较稳定。
三、聚丙烯腈的结构和性质
4 聚丙烯腈的热性质：较高的热稳定性，在加热条 件下，既不软化亦不熔融，250～300℃，就发生 热裂解，主要是分解出氰化氢及氨。此时在获得的 液体馏分中含有各种腈类、胺及不饱和化合物。
曾试验过在100℃下长时间加热聚丙烯腈溶液， 发现会产生分子链的成环作用。 聚丙烯腈在空气或氧存在下长时间受热时，会使 聚合物颜色变暗，先是转为黄色，最后变褐。与此 同时，聚合物就失去其溶解性能。
单体：原料丙烯腈（AN）、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、 第三单体衣康酸(ITA)； 引发剂：硫酸亚铁铵－过硫酸钾、活化NaHSO3； 溶剂：无离子水；
转化率：70～80％；
终止剂：乙二胺四乙酸四钠盐；
由引发剂与活化剂相互作用产生的自由基，引发丙烯 腈聚合反应及对反应速度、聚合物分子量的有效控制。
三、聚丙烯腈的结构和性质
一、一步法纺丝原液的制备
第二节 聚丙烯腈纺丝原液的制备
熔融纺丝：纺丝原液的制备是采用加热熔融的方法。 某些聚合物(如聚丙烯腈)在加热条件下，既不软化亦 不熔融，只是在280～300℃时才进行分解，所以采 用熔融状态来成型纤维是不可能的，只能用溶液纺丝 法(干法或湿法)来成型纤维。干法纺丝主要生产长纤 维，湿法纺丝主要生产短纤维。目前，国内外大多采 用湿法纺丝来生产聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇纤 维(维尼龙)和聚氯乙烯纤维(氯纶)的短纤维。
二、丙烯腈的聚合
4 转化率
丙烯腈的聚合一般控制三种转化率：低转化率 (50～55％)，中转化率(70～75％)和高转化率(95％ 以上)。在硫氰酸钠为溶剂的腈纶一步法生产中，通 常只用低或中转化率。水相沉淀聚合时转化率较高， 可达70～80％。在以硝酸及二甲基亚砜为溶剂的腈 纶一步法生产中，可采用高转化率。
(一)聚丙烯腈的结构
丙烯腈单元的连接方式主要是首尾连接，与 －C≡N基相连接的碳原子间隔着一个－CH2基。